电工电子技术教学课件作者秦雯第5章半导体器件课件.pptVIP

本征半导体的导电性 * 5.1 半导体的基础知识 5.2 二极管 5.3 晶体管 5.4半导体器件的型号和检测 第5章 半导体器件 第5章 半导体器件 5.1 半导体的基础知识 5.1.1 本征半导体 5.1.2 杂质半导体 5.1.3 PN结的形成及单向导电性 5.1.1 本征半导体 半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。本征半导体的导电能力很弱。 导电性 导体 半导体 绝缘体 大多数金属 硅、锗 塑料、玻璃等 +4 +4 +4 +4 E + +1 －1 激发 +1 +1 +1 复合 运动 I电子 运动 I空穴 空穴 结论：I= I电子+ I空穴 电子空穴对 结论: 1. 本征半导体中电子空穴成对出现, 且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度、光照等外 界条件有关。 本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力很弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质（某种元素），将使其导电能力大大增强，成为具有特定导电性能的杂质半导体。 1、N型半导体 在硅或锗的晶体中掺入五价元 素磷。 磷原子 自由电子 电子为多数载流子 空穴为少数载流子 +5 +4 +4 +4 +4 +4 正离子 多数载流子 少数载流子 N 型半导体的简化图示 5.1.2 杂质半导体 P 型 硼原子 空穴 空穴 — 多子 电子 — 少子 2、P 型半导体 在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼。 +4 +4 +4 +4 +4 +3 P型半导体的简化图示 多数载流子 少数载流子 负离子 5.3 PN结及其单向导电性 1、PN结的形成 1.载流子的浓度差引起多子的扩散 2. 复合使交界面形成空间电荷区 3. 扩散和漂移达到动态平衡 扩散电流 等于漂移电流， 总电流 I = 0。 扩散运动： 漂移运动： 由浓度差引起的载流子运动。 载流子在电场力作用下引起的运动。 a)载流子的扩散 b) 形成PN结 图5-5 PN结的形成 － － － － + + + + 空间电荷区变薄 2、PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压(正向偏置) 内电场减弱，使扩散加强， 扩散?飘移，正向电流大 正向电流 P N 2.PN结反向偏置 － － － － + + + + 空间电荷区变厚 N P + _ + + + + － － － － 内电场加强，使扩散停止， 有少量漂移，反向电流很小 反向饱和电流 很小，?A级 5.2 二极管 5.2.1 二极管的结构 5.2.2 二极管的伏安特性 5.2.3 二极管的主要参数 5.2.4 二极管的应用 5.2.5 特殊二极管 5.2.1 二极管的结构 构成： PN结 + 引线 + 管壳 = 二极管 (Diode) 符号： 常见的外形如图所示： 二极管的几种外形 箭头符号表示PN结正偏时电流的流向 P区的引出线称为阳极，N区的引出线称为阴极。 分类： 按材料分 硅二极管 锗二极管 按结构分 点接触型 面接触型 点接触型 正极 引线 触丝 N型锗片 外壳 负极 引线 负极引线 面接触型 N型锗 PN结 正极引线 铝合金 小球 底座 金锑 合金 平面型 正极引线 负极引线 集成电路中平面型 p N P型支持衬底 5.2.2二极管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性 UON 死区 电压 iD = 0 UON = 0.5 V 0.1 V (硅管) (锗管) U ? UON iD 急剧上升 0? U ? UON 反向特性 U (BR) 反向击穿 U（BR) ? U ? 0 iD 0.1 ?A(硅) 几十?A (锗) U U（BR） 反向电流急剧增大 (反向击穿) 击穿电压 5.2.3二极管的主要参数 1. IF — 最大整流电流(最大正向平均电流) 2. UR— 最高反向工作电压，为 U(BR) / 2 3. IR — 最大反向电流(二极管加最大反向电压时的电流，越小单向导电性越好) iD uD U (BR) I F UR O 5.2.4 二极管的应用 1、整流电路 二极管应用范围很广，主要是利用它的单向导电性，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中用作开关元件等。 将交流电变成脉动直流电电的过程称整流。 当输入电压高于某一个数值时，输出电压保持不变，这就是限幅电路。 2、限幅电路 1、稳压二极管 稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 符号 工作条件：反向击穿 I/mA UZ /V O UZ IZ IZM + ? 正向 ?